Badania eksperymentalne prototypowego, pasywnego powietrznego kolektora słonecznego z pokryciem poliwęglanem komorowym

• Autorzy: Dutkowski K , Piątkowski P.

Warianty tytułu

EN

Experimental investigation on the thermal efficiency of a prototype passive solar air collector

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań prototypu powietrznego płaskiego pasywnego kolektora słonecznego. Kolektor wykonany z blachy aluminiowej miał konstrukcję skrzynkową o wymiarach 1,04x2,08x0,18m (szer. x wys. x gł.). Do kolektora dopływało powietrze przez kanał o średnicy 110 mm i długości 0,5 m. Kanał wypływu ogrzanego powietrza wykonano z rury o średnicy 130 mm i długości 0,5 m. Skrzynię kolektora zamknięto płytą komorową wykonaną z poliwęglanu w kolorze brązowym o grubości 5mm. Badania prototypu przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, gdzie uzyskano konwekcyjny przepływ powietrza przez skrzynię kolektora. Jako źródło energii dostarczonej do kolektora wykorzystano promienniki podczerwieni o maksymalnym natężeniu I = 0 – 325 W/m² . Badania dotyczyły zmian temperatury powierzchni czynnej kolektora oraz określenia jego mocy cieplnej zależnej od zastosowanej konstrukcji kolektora oraz zmiany natężenia promieniowania. W wyniku przeprowadzonych badań określono, że dla maksymalnego natężenia promieniowania średnia prędkość powietrza na dopływie wyniosła w = 1 m/s, objętościowe natężenie przepływu powietrza wyniosło V˙ = 28 m³ /h, natomiast moc cieplna wyniosła Q = 270 W przy sprawności na poziomie η = 41%.

EN

The results of experimental investigations on the prototype flat air solar collector are presented in this paper. The collector consists of an aluminum casing with dimensions 1.04 m (width) x 2.08 m (height) x 0.18 m (thickness). The air inlet to the collector has an inlet channel with diameter, din, of 110 mm and a length of 0.5 m. The air outlet channel has an internal diameter, dout, 130 mm and a length of 0.5 m. The prototype solar air collector has a cover made of a cellular polycarbonate with a thickness of 5 mm and in brown color. The study was performed on a laboratory setup. The collector worked under conditions of natural convection. The tests were performed for a range of irradiance I = 0 – 325 W/m² . The absorber surface temperature variations, air temperature increase, the collector thermal power, and the collector efficiency were determined. It was found that at maximum irradiation, the air velocity was w = 1 m/s, volume flow rate of air V˙ = 28 m³ /h, and the corresponding heat transfer rate and thermal efficiency were Q = 270 W and η = 41%, respectively.

Słowa kluczowe

PL

pasywny powietrzny kolektor słoneczny; badania eksperymentalne; przepływ ciepła; sprawność cieplna

EN

solar passive air collector; experimental investigations; heat transfer; thermal efficiency

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 3
• Strony: 17--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dutkowski K

• Zakład Mechaniki Płynów, Politechnika Koszalińska

autor

Piątkowski P.

• Politechnika Koszalińska Katedra Transportu

Bibliografia

• [1] Afriyie J. K., Nazha M. A. A., Rajakaruna H., Forson F. K.: Experimental investigations of a chimney-dependent solar crop dryer, Renewable Energy, 34 (2009), pp. 217-222.
• [2] Alvarez G., Arce J., Lira L., Heras M. R.: Thermal performance of an air solar collector with an absorber plate made of recyclable aluminum cans, Solar Energy, 77 (2004), pp. 107-113.
• [3] Arce J., Jimenez M. J., Guzman J. D., Heras M. R., Alvarez G., Xaman J.: Experimental study for natural ventilation on a solar chimney, Renewable Energy, 34 (2009), pp. 2928-2934.
• [4] Benli H., Durmus A.: Performance analysis of a latent heat storage system with phase change material for new designed solar collectors in greenhouse heating, Solar Energy, 83 (2009), pp. 2109-2119.
• [5] Benli H.: Experimentally derived efficiency and exergy analysis of a new solar air heater having different surface shapes, Renewable Energy, 50 (2013), pp. 58-67.
• [6] Bouadila S., Kooli S., Lazaar M., Skouri S., Farhat A.: Performance of a new solar air heater with packed-bed latent storage energy for nocturnal use, Applied Energy, 110 (2013), pp. 267-275.
• [7] Chena Z. D., Bandopadhayay P., Halldorsson J., Byrjalsen C., Heiselberg P., Li Y.: An experimental investigation of a solar chimney model with uniform wall heat flux, Building and Environment, 38 (2003), pp. 893-906.
• [8] Esen H., Ozgen F., Esen M., Sengur A.: Modelling of a new solar air heater through least-squares support vector machines, Expert Systems with Applications, 36 (2009), pp. 10673-10682.
• [9] Fudholi A., Sopian K., Ruslan M. H., Alghoul M. A., Sulaiman M. Y.: Review of solar dryers for agricultural and marine products, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14 (2010), pp. 1-30.
• [10] Gan G.: Simulation of buoyancy-induced flow in open cavities for natural ventilation, Energy and Buildings, 38 (2006), pp. 410-420.
• [11] Karim M. A., Hawlader M. N. A.: Development of solar air collectors for drying applications, Energy Conversion and Management, 45 (2004), pp. 329-344.
• [12] Karim M. A., Hawlader M. N. A.: Performance evaluation of a v-groove solar air collector for drying applications, Applied Thermal Engineering, 26 (2006), pp. 121-130.
• [13] Lewandowski W. M.: Proekologiczne odnawialne źródła energii, WNT, Warszawa, 2012.
• [14] Maneewan S., Khedari J., Zeghmati B., Hirunlabh J., Eakburanawat J.: Investigation on generated power of thermoelectric roof solar collector, Renewable Energy, 29 (2004), pp. 743-752.
• [15] Miyazaki T., Akisawa A., Kashiwagi T.: The effects of solar chimneys on thermal load mitigation of office buildings under the Japanese climate, Renewable Energy, 31 (2006), pp. 987-1010.
• [16] Nematollahi O., Alamdari P., Assari M. R.: Experimental investigation of a dual purpose solar heating system, Energy Conversion and Management, 78 (2014), pp. 359-366.
• [17] Ozgen F., Esen M., Esen H.: Experimental investigation of thermal performance of a double-flow solar air heater having aluminium cans, Renewable Energy, 34 (2009), pp. 2391-2398.
• [18] PN EN ISO 9488. Solar Energy – Vocabulary.
• [19] Ryan D., Burek S. A. M.: Experimental study of the influence of collector height on the steady state performance of a passive solar air heater, Solar Energy, 84 (2010), pp. 1676-1684.
• [20] Toure S.: Characteristic temperatures in a natural convection solar air heater, Energy Conversion and Management, 42 (2001), pp. 1157-1168.
• [21] Yusoff W. F. M., Salleh E., Adam N. M., Sapian A. R., Sulaiman M. Y.: Enhancement of stack ventilation in hot and humid climate using a combination of roof solar collector and vertical stack, Building and Environment, 45 (2010), pp. 2296-2308.
• [22] Zapałowicz Z., Nowakowski J.: Ocena możliwości zastosowania ogniw fotowoltaicznych w województwie zachodniopomorskim na podstawie danych doświadczalnych. Instal, nr 1 (203), 2001, s.13-16.
• [23] Zhai X. Q., Dai Y. J., R. Z.: Experimental investigation on air heating and natural ventilation of a solar air Wang collector, Energy and Buildings, 37 (2005), pp. 373-381.